April 21st, 2011

Идея очень быстрого трехмерного принтера

В беседах с различными людьми сформулировалась идея очень быстрого трехмерного принтера, практически без движущихся частей. Она отвечает на самые больные вопросы современных 3D-принтеров - скорость, точность и надежность. К сожалению, ни у меня, ни у моих знакомых, нет достаточных знаний в области оптики и фотохимии, чтобы ее реализовать. Но может быть кого-то  более компетентного она вдохновит на полезное изобретение.

Скоростной 3D принтер

Основа принтера - "аквариум", заполненный химической смесью. Вы, наверное, слышали про фотополимеризующиеся составы, способные затвердевать под действием ультрафиолетового света. Есть даже трехмерный принтер который чертит слой за слоем полимерные фигурки лучом лазера в похожем аквариуме. Но тут у нас другой принцип. Смесь состоит из двух фотоактивных, способных соединяться в полимер. Но один компонент активируется скажем, желтым светом, а другой - зеленым. Если в некоторой капельке смеси оба мономера активны - то они соединяются в твердый полимер. Если нет - то не соединяются, а по выключени света фотоактивированная молекула быстро приходит в исходное состояние, переизлучая свет на другой волне. Химики говорят, что это все вполне возможное дело, хотя и требует серьезной работы.

Дальше-дело техники. Лазерный луч, развернутый в плоскость, сканирует аквариум снизу вверх. А сверху нечто вроде мультимедиа проектора проецирует зеленую картинку соответствующую полимеризуемому слою изготавливаемого объекта. Там где плоскость пересекает пучок света от проектора - полимеризуется картинка. Так постепенно полимеризуется весь объект. Он достается из аквариума, туда доливается еще раствор - и можно печатать следующее изделие.

Скорость такой печати может быть очень высока если полимеризация его будет термодинамически выгодна, а свет сможет служить только катализатором реакции. Тогда не придется долго просвечивать каждый слой,  и показанный желтым плоский луч сможет очень быстро пройти весь аквариум снизу вверх, произведя объект.

В отличие от всех известных мне трехмерных принтеров, печатающих  в каждый момент времени только в одной точке, этот принтер печатает сразу целый кадр то есть плоскость, возможно, при хорошей оптике и проекторе - миллионы пикселей. Соответственно то что печаталось раньше сутками сможет печататься ну если не за доли секунды, то хотя бы за минуту, и точность трехмерной печати перестанет противоречить ее скорости.  

Если уж совсем размечтаться то можно представить себе раствор из нескольких типов мономеров, компонентов, активируемых каждый своим цветом (RGB) и тогда цветной проектор позволит печатать многокомпонентные объекты, например сочетающие в себе диэлектрические, проводящие и полупроводящие полимеры , причем с возможностью указания пропорции присутствия всех трех форм в каждом пикселе.